土木工程研究生实践创新能力培养模式的探索

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　　[摘要]在分析苏州科技大学土木工程专业全日制硕士研究生实践能力和创新能力不足原因的基础上，以问题为导向。以科研项目、工程项目、创新项目和学科竞赛为四元，构建了校企协同的土木工程研究生实践能力和创新能力培养模式。经实践应用，取得了江苏省研究生培养模式改革成果奖一等奖、江苏省优秀硕士学位论文、江苏省优秀研究生工作站、华夏建设科学技术奖一等奖、中国土木工程詹天佑奖、中国建设工程鲁班奖、七项国家自然科学基金项目和十五项江苏省研究生创新计划项目。
　　[关键词]校企协同;四元驱动;土木工程研究生;实践能力;创新能力;培养模式
　　[中图分类号]G643
　　[文献标识码]A
　　[文章编号]2095-3437（2020）03-0161-04
　　土木工程实践性、综合性和发展性的基本属性决定了土木工程专业研究生除应具有相应的知识结构外，更应具备良好的实践能力、创新能力和综合协调能力。随着“一带一路”建设、京津冀协同发展、长江经济带發展等重大国家战略的实施，高铁工程、高速公路工程、海洋建设工程、工业与民用建筑等土木工程不仅建设规模大，而且建筑的高度不断被刷新（上海中心大厦），桥梁的规模不断被突破（港珠澳大桥），各种复杂工程不断出现，需要持续研发工程建设需求的新结构、新技术、新工艺、新材料、新设备，以适应和引领建设事业的发展。可见，国家基本建设需要大批实践能力和创新能力强的土木工程专业研究生，然而现阶段苏州科技大学（以下简称“我校”）土木工程研究生的实践能力和创新能力不足。
　　一、研究生能力不足的原因及其表现
　　目前，全日制硕士研究生基本上都是独生子女。他们在读研之前，从学校到学校，接受的是应试教育，以学习知识、考试过关为主，到了本科阶段，其培养方案中虽然设置了实践教学环节，但理论脱离实际、实践环节薄弱、产学脱节等现象普遍存在，大多实践环节是到学校实验室和校外工地参观，这种完成观摩性的居多，能够实际动手的实践环节很少。这种体验多动手少、更不是实际工程“真刀真枪”的实践教学，导致学生能力和素质的培养先天不足，当然也就没有了创新的来源。我校在土木工程硕士研究生培养方案的培养目标中提出了“培养具有创新能力的应用型和复合型人才”;在培养方式中提出了“学科团队合作培养、校校联合培养、产学研联合培养、国际合作培养”等模式;在课程体系中也设置了实践活动（1学分）作为必修环节，试图加强研究生实践能力和创新能力的培养。但与本科阶段的情况类似，由于受到资源条件的限制，特别是研究生招生规模扩大导致校内实验室和校外实践创新基地的不足，再加之教育惯性的影响，研究生前期的课程仍然是以课程为单元的课堂灌输式的知识学习为主，对能力素质的培养相对薄弱，借用当下“金课”的概念，即不满足“高阶性”的要求。
　　在学位论文选题阶段，研究生表现出难以从现有土木工程技术和方法中发现问题、盲点和有价值的研究课题。在学位论文试验阶段，研究生表现出实际动手能力、制定和实施试验方案能力和团队协调能力不足，许多本来研究生自己可以解决的问题，都要依赖导师和实验室教师帮助才能解决，这导致论文试验周期过长。在研究分析和学位论文撰写阶段，研究生表现出研究分析深度不够，具体表现为“两难四简单”，其中“两难”是指：1.难于解决研究过程中遇到的问题和困难;2.难于基于研究内容提出新方法、建立新理论和发明新技术。“四简单”是指：1.简单移植，表现为只是对已有试验方法、研究方法和分析方法的应用和重复，没有方法上的创新;2.简单揭示表面现象，表现为只是简单地阐述试验现象和对试验数据的回归分析，没有深入分析结构的受力机理和内在联系，没有内容上的创新;3.简单延伸，表现为只是试验数量上的增加和进一步证实他人的工作;4.简单推理，表现为只是采用一定的实验来证实已有的理论和方法。综合方面表现为：没有试验难写出论文，有了试验写不出高质量的论文，导致撰写学位论文和期刊论文周期长、质量低。这些都成为直接制约我校土木工程研究生培养质量的瓶颈。
　　二、解决能力不足的途径
　　我校与企业（中亿丰建设集团股份有限公司）协同，以问题为导向，以交叉与融合、协同与共享为途径，在构建了“三位一体”的校内学科平台和“一地两站”的校外实践创新基地的基础上，整合校内学科平台和校外实践创新基地，构建了校企协同的土木工程专业研究生实践创新综合平台，如图1、表1所示。
　　在构建了实践创新综合平台的基础上，创新研究生培养模式，通过不断地探索和实践，探寻出了校企协同、四元驱动的土木工程研究生实践能力和创新能力培养新模式。
　　三、校企协同、四元驱动的土木工程研究生实践创新能力培养新模式
　　基于校企协同的实践创新综合平台，以“科研项目、工程项目、创新项目和学科竞赛”为四元，构建了土木工程专业研究生实践能力和创新能力培养新模式，如图2所示。
　　在图2中，实践能力和创新能力的培养并不是孤立的，而是相互关联的，比如：通过重大、复杂工程项目的驱动，在主要培养创新能力的同时，对实践能力的培养也起到辅助作用;通过学科竞赛激发出的创新激情、创新兴趣和创新思维又是更加有效地培养创新能力和实践能力的源动力。
　　（一）科研项目驱动
　　科研项目是研究生实践能力和创新能力培养的主要载体，尤其是高水平项目。研究生实践创新能力的提升、高质量成果的产出，反过来会为指导教师申报项目提供有效支撑，团队教师获得的七项国家自然科学基金项目如表2所示。
　　国家标准、建设行业标准、中国工程建设标准化协会标准和地方标准是从事工程活动的技术依据，参加标准的研究与编制工作，不仅可以锻炼研究生的实践能力和创新能力，而且可以开阔其视野，让其获得与行业权威专家接触和交流的机会，进而了解学科发展前沿和最新成果。团队成员通过不断积累，承担研究工作并参加编制的标准如表3所示。 　　（二）工程项目驱动
　　土木工程专业全日制研究生的培养需要理论与实践相结合，其对实践环境的要求非常高。通过真刀真枪的工程项目将研究生置身于实际工程环境中，让其接受真实的工程训练，这能有效地锻炼与培养其实践能力、创新能力和工程素质。
　　比如，李志国等五位研究生通过参加“一般工程项目（苏州轨道交通太平车辆段超长混凝土结构设计与施工）”的技术工作，在解决企业需求的“超长结构设缝、预应力张拉控制和大体积混凝土浇筑温度控制”等技术难题过程中，不仅凝练了学位论文题目，完成了学位论文撰写，而且助推企业取得江苏省省级工法一项和实用新型专利一项。陈静波等十一位研究生通过参加“重大复杂工程项目（苏州广播电视总台现代传媒广场设计与施工）”的技术工作，攻克了“大高差悬链线状钢屋盖建造技术、跨沉降缝两端刚接大跨度多层钢桁架凌空连廊建造技术、巨型空间M形预应力钢结构天幕建造技术、预应力交叉张弦钢楼梯建造技术、软土地区紧邻地铁深大基坑分坑建造技术和深基坑支撑拆除技术”等关键技术，取得了多项创新成果，助推企业科技取得了突破性进展，相继获得建设行业最高奖“华夏建设科学技术奖一等奖（2017年）、第十六届中国土木工程詹天佑奖（2018年）、2018-2019年度第一批中国建设工程鲁班奖”;还助推企业取得了发明专利、实用新型专利、国家级工法和省级工法等成果。
　　（三）创新项目驱动
　　通过科研创新项目和实践创新项目，还可以锻炼研究生检索和阅读科技文献、凝练科学问题、解决复杂工程问题的能力，提升其实践能力和创新能力。在多年探索与实践的基础上，针对选题、过程、结题三环节，我们构建了研究生创新项目“三加强、三培养”的指导模式。
　　1.加强选题指导，培养创新意识
　　江苏省研究生创新计划项目要求一年级研究生申报，而一年级研究生基本没有工程实践和科研实践经验，基本没有独立撰写项目申报书和学术论文的经历。为此，从入学开始，指导教师结合自己承担的科研项目和工程项目，将個人的科研经验和工程经验与研究生分享，并从“文献阅读、探寻有价值的研究课题、筛选研究内容、分析实现研究目标的可行性及其相应的技术路线”等方面，从方法上加强选题指导。“授之以鱼，不如授之以渔”，之后让研究生根据自己的基础、个人专业兴趣和学科前沿，去探寻兴趣领域和热点问题，并凝练成创新课题，明确拟解决的科学问题和复杂工程问题，提出创新点和研究内容，撰写申请书，选题环节重点培养研究生的创新意识。
　　2.加强过程指导，培养创新思维
　　项目获批后，导师制定以科研创新项目和实践创新项目为中心的科研素质、科研能力、实践能力和创新能力培养方案，并结合项目研究内容和研究目标，指导研究方法和技术路线，指导研究生创新项目的研究工作，协助研究生解决项目的关键科学技术问题。通过科研创新项目和实践创新项目的实施过程，全面培养研究生的科研能力及科研思维，着重培养研究生的创新思维、实践能力和创新能力。
　　3.加强结题指导，培养创新能力
　　江苏省研究生创新计划项目结题一般需要有两篇学术论文及其相应的成果。导师重点指导研究生分析试验和模拟获得数据的方法，揭示受力机理的方法和撰写学术论文的方法，阐明学术论文是随着研究深入自然而然的产物。之后由研究生自己进行系统归纳分析、深入研究，进而撰写学术论文和结题报告，在这过程中研究生的创新能力得到培养。
　　基于研究生科研创新项目和实践创新项目，自形成“三加强、三培养”的指导模式后，研究生创新项目的获批率和结题质量得到显著改善（表4仅列出邵永健指导研究生的创新项目情况），研究生的学位论文质量明显提升（表5仅列出邵永健指导的研究生获优秀硕士学位论文情况）。
　　（四）学科竞赛驱动
　　创新能力培养需要强烈的主动进取精神和创造精神，而主动进取精神和创造精神的培养离不开个性的充分发展。创新与兴趣是紧密联系在一起的，兴趣的力量是极其巨大的，有了兴趣就会有想象力，想像力孕育创新成果。学科竞赛能发展研究生的个性，培养研究生的进取精神和创造精神，驱动研究生的创新激情、创新兴趣和创新思维。
　　我校通过校企协同，因地制宜地开展学科竞赛，除每年举办“中亿丰杯”结构创新竞赛（如图3所示）外，还通过“在校内专门举行研究生结构设计大赛（如图4所示）、研究生组队参加大学生结构创新竞赛、研究生参与指导本科生结构创新竞赛”三种方式来培养研究生的创新能力、实践能力和协调能力，并取得了“2014年度全国大学生结构设计竞赛一等奖，2014年度江苏省结构设计竞赛一等奖，2016年度全国大学生结构设计竞赛二等奖，2016-2018年连续三年江苏省结构设计竞赛二等奖”等成绩。
　　可见，学科竞赛极大地提高了研究生的创新激情和创新兴趣，同时这也培养了其奉献精神、服务意识、团队协作精神、实践动手能力和创新能力;这些取得的业绩同时助力了江苏高校品牌专业（土木工程）建设和国家级大学生校外实践教育基地建设。
　　四、结语
　　基于校企协同实践创新综合平台，构建的“校企协同、四元驱动”的土木工程研究生实践创新能力培养新模式实施后：我校土木工程学科的江苏省研究生创新项目获批率和结题质量明显提升;研究生撰写的学位论文和期刊论文质量显著提升;江苏省优秀硕士学位论文不仅实现了零的突破，而且从2016年到2019年连续四年获得江苏省优秀硕士学位论文。同时，该培养模式获得江苏省研究生培养模式改革成果奖一等奖（2015年），综合平台中的研究生工作站获江苏省优秀研究生工作站（2018年），助推企业相继获得“华夏建设科学技术奖一等奖（2017年）”“第十六届中国土木工程詹天佑奖（2018年）”“2018～2019年度第一批中国建设工程鲁班奖”，助力指导教师获得七项国家自然科学基金项目和中国工程建设标准化协会的标准科技创新奖二等奖（2018年）。
　　[责任编辑：陈明]
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